Ми використовуємо файли cookie, щоб покращити ваш досвід. Продовжуючи перегляд цього сайту, ви погоджуєтеся на використання файлів cookie. Більше інформації.
Серйозне обслуговування не має офіційного визначення. Його можна вважати умовами експлуатації, коли заміна клапана є дорогою або знижує продуктивність процесу.
Існує глобальна потреба в зниженні витрат на виробництво, щоб підвищити прибутковість у всіх галузях промисловості, що включають суворі умови експлуатації. Вони варіюються від нафтогазової та нафтохімічної промисловості до атомної та електроенергетичної промисловості, переробки корисних копалин і видобутку корисних копалин.
Дизайнери та інженери працюють над досягненням цього по-різному. Найбільш відповідним підходом є збільшення часу безвідмовної роботи та ефективності шляхом ефективного контролю параметрів процесу, таких як ефективне відключення та оптимізоване керування потоком.
Оптимізація безпеки також відіграє життєво важливу роль, оскільки менша кількість замін може призвести до безпечнішого виробничого середовища. Крім того, компанія намагається звести до мінімуму запаси обладнання, включаючи насоси та клапани, а також необхідне транспортування. Водночас власники об’єктів очікують, що величезний обіг їхніх активів. Як наслідок, збільшення потужності обробки призводить до меншої кількості (але більшого діаметру) труб і обладнання для того самого потоку продукту та меншої кількості лічильників.
Це свідчить про те, що окрім того, що окремі компоненти системи мають бути більшими для труб більшого діаметру, мають витримувати тривалий вплив суворих умов, щоб зменшити потребу в обслуговуванні та заміні під час експлуатації.
Компоненти, включно з клапанами та кульками, мають бути міцними, щоб відповідати бажаному застосуванню, а також забезпечувати продовжений термін служби. Однак основною проблемою більшості застосувань є те, що металеві компоненти досягли межі своїх робочих можливостей. Це означає, що дизайнери можуть знайти альтернативи неметалевим матеріалам, особливо керамічним матеріалам, для вимогливих додатків обслуговування.
Типові параметри, необхідні для роботи компонентів у важких умовах експлуатації, включають стійкість до термічного удару, стійкість до корозії, стійкість до втоми, твердість, міцність і в'язкість.
Стійкість є ключовим параметром, оскільки менш пружні компоненти можуть катастрофічно вийти з ладу. Міцність керамічного матеріалу визначається як стійкість до розповсюдження тріщин. У деяких випадках її можна виміряти за допомогою методу вдавлення, що призводить до штучно високого значення. Використання одного одностороння виїмка забезпечує точні вимірювання.
Міцність пов’язана з ударною в’язкістю, але стосується єдиної точки, в якій матеріал катастрофічно руйнується під час навантаження. Його зазвичай називають «модулем розриву» і вимірюють, приймаючи три або чотири точки міцності на вигин. вимірювання на тестовій планці. Триточковий тест забезпечує на 1% вищі значення, ніж чотириточковий тест.
Хоча твердість можна виміряти за різними шкалами, включаючи Роквелла та Віккерса, шкала мікротвердості за Віккерсом добре підходить для вдосконалених керамічних матеріалів. Твердість змінюється пропорційно до зносостійкості матеріалу.
У клапанах, які працюють у циклічному режимі, втома є основною проблемою через безперервне відкриття та закриття клапана. Втома – це поріг міцності, за яким матеріал має тенденцію руйнуватися нижче своєї нормальної міцності на вигин.
Стійкість до корозії залежить від робочого середовища та середовища, що містить матеріал. Багато вдосконалених керамічних матеріалів перевершують метали в цій області, за винятком деяких матеріалів на основі діоксиду цирконію, які «гідротермічно розкладаються» під дією високотемпературної пари.
Термічний удар впливає на геометрію деталей, коефіцієнт теплового розширення, теплопровідність, міцність і міцність. Це область, яка сприяє високій теплопровідності та міцності, а отже, металеві частини функціонують ефективно. Проте прогрес у керамічних матеріалах зараз забезпечують прийнятний рівень стійкості до термічного удару.
Удосконалена кераміка використовується протягом багатьох років і популярна серед інженерів з надійності, інженерів установок і розробників арматури, які вимагають високої продуктивності та вартості. Залежно від конкретних вимог до застосування існують різні індивідуальні рецептури, придатні для різних галузей промисловості. Однак чотири вдосконалені кераміки є мають важливе значення в області важких експлуатаційних клапанів, і вони включають карбід кремнію (SiC), нітрид кремнію (Si3N4), глинозем і цирконій. Матеріали для клапанів і кульок клапанів вибираються відповідно до конкретних вимог застосування.
У клапанах використовуються дві основні форми діоксиду цирконію, які мають такий самий коефіцієнт теплового розширення та жорсткість, як і сталь. Частково стабілізований магнезійний діоксид цирконію (Mg-PSZ) має найвищу стійкість до термічного удару та міцність, тоді як тетрагональний полікристалічний діоксид цирконію (Y-TZP) ) більш твердий, але схильний до гідротермічної деградації.
Нітрид кремнію (Si3N4) доступний у різних рецептурах. Нітрид кремнію, спечений під тиском газу (GPPSN), є найпоширенішим матеріалом для клапанів і компонентів клапанів, що забезпечує високу твердість і міцність, чудову стійкість до термічного удару та термічну стабільність на додаток до середньої міцності. Крім того, Si3N4 забезпечує відповідну заміну діоксиду цирконію в середовищах з високою температурою пари, запобігаючи гідротермічній деградації.
Через обмежені бюджети розробники можуть вибрати SiC або оксид алюмінію. Обидва матеріали мають високу твердість, але не міцніші за діоксид цирконію або нітрид кремнію. Це показує, що ці матеріали добре підходять для застосування в статичних компонентах, таких як втулки та сідла клапанів, а не м'ячі або диски з підвищеним навантаженням.
Удосконалені керамічні матеріали мають нижчу в'язкість і подібну міцність, ніж металеві матеріали, що використовуються в важких умовах експлуатації клапанів, включаючи хромисте залізо (CrFe), карбід вольфраму, хастеллой і стелліт.
Суворі умови експлуатації передбачають використання поворотних клапанів, таких як поворотні клапани, цапфи, плаваючі кульові крани та пружини. У таких випадках Si3N4 і цирконій забезпечують стійкість до термічного удару, міцність і міцність, щоб витримувати найсуворіші умови. Завдяки твердості та стійкості до корозії матеріалу, термін служби компонентів у кілька разів вищий, ніж у металевих компонентів. Інші переваги включають робочі характеристики клапана протягом терміну служби, особливо в областях, де зберігається здатність до закриття та контроль.
Це проілюстровано на прикладі застосування 65-мм (2,6 дюйма) кульки з клапана kynar/RTFE та вкладиша, підданого впливу 98% сірчаної кислоти та ільменіту, який перетворюється на пігмент оксиду титану. Агресивний характер середовища означає, що ці компоненти можуть Тривалість роботи до шести тижнів. Однак використання обрізка кульового клапана (Малюнок 1), виготовленого з фірми Nilcra!», частково стабілізованого магнезією цирконію (Mg-PSZ), який забезпечує чудову твердість і стійкість до корозії, забезпечує трирічну безперебійну роботу без будь-яких помітний знос.
У лінійних клапанах, включаючи кутові, дросельні та прохідні клапани, діоксид цирконію та нітрид кремнію підходять як для плунжера, так і для сідла через природу цих виробів із «твердим сідлом». Подібним чином оксид алюмінію можна використовувати в деяких вкладишах і клітках. Високий ступінь ущільнення можна досягти, підігнавши шліфувальні кульки на сідло клапана.
Для втулок клапанів, включаючи плунжер клапана, впускний і вихідний отвір або корпусні втулки, можна використовувати будь-який із чотирьох основних керамічних матеріалів залежно від вимог до застосування. Висока твердість і стійкість до корозії матеріалу сприяють продуктивності та службі. термін служби продукту.
Візьмемо, наприклад, поворотний клапан DN150, який використовується на австралійському бокситовому нафтопереробному заводі. Високий вміст кремнезему в середовищі може спричинити високий рівень зносу втулок клапана. Оригінальні вкладиші та диски були виготовлені зі сплаву CrFe на 28% і використовувалися лише для Від 8 до 10 тижнів. Проте з клапанами з діоксиду цирконію Nilcra!» (рис. 2) термін служби збільшився до 70 тижнів.
Завдяки своїй в'язкості та міцності кераміка добре підходить для більшості клапанів. Однак саме їх твердість і стійкість до корозії сприяють довговічності клапана. Це, у свою чергу, зменшує загальні витрати протягом життєвого циклу за рахунок скорочення часу простою для заміни деталей, зниження оборотного капіталу та інвентаризація, зменшуючи ручну обробку та покращуючи безпеку завдяки меншій кількості витоків.
Використання керамічних матеріалів у клапанах високого тиску протягом тривалого часу було однією з головних проблем, оскільки ці клапани піддаються високим осьовим або крутильним навантаженням. Однак основні гравці в цій галузі зараз розробляють конструкції кульових клапанів для підвищення живучості крутного моменту приводу.
Іншим основним обмеженням є розмір. Найбільше сидіння та найбільша куля (рис. 3), виготовлені з магнезію, частково стабілізованого діоксиду цирконію, мають DN500 та DN250 відповідно. Однак більшість спеціалістів наразі віддають перевагу кераміці для компонентів таких розмірів.
Незважаючи на те, що керамічні матеріали зараз виявилися підходящим вибором, потрібно дотримуватися деяких простих вказівок, щоб максимізувати їх ефективність. Керамічні матеріали слід використовувати першими лише тоді, коли це необхідно для мінімізації витрат. Слід уникати гострих кутів і концентрації напруги як усередині, так і зовні.
Будь-яка потенційна невідповідність теплового розширення повинна бути розглянута на етапі проектування. Щоб зменшити напругу в обручі, необхідно тримати кераміку зовні, а не всередині. Нарешті, необхідно ретельно розглянути необхідність геометричних допусків і обробки поверхні, оскільки вони може додати значні та непотрібні витрати.
Дотримуючись цих вказівок і найкращих практик щодо вибору матеріалів і координації з постачальниками з самого початку проекту, можна досягти ідеального рішення для будь-якої серйозної програми обслуговування.
Ця інформація отримана з матеріалів, оглядів та адаптацій, наданих Morgan Advanced Materials.
Morgan Advanced Materials – Technical Ceramics. (28 листопада 2019 р.). Передові керамічні матеріали для вимогливих сервісних додатків. AZOM. Отримано 14 січня 2022 р. із https://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=12305.
Morgan Advanced Materials – Technical Ceramics.”Advanced Ceramic Materials for Harsh Service Applications”.AZOM.14 січня 2022 р..
Morgan Advanced Materials – Technical Ceramics.”Advanced Ceramic Materials for Harsh Service Applications”.AZOM.https://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=12305.(Дата перегляду 14 січня 2022 р.).
Morgan Advanced Materials – Technical Ceramics.2019. Advanced Ceramic Materials for Harsh Service Applications.AZoM, доступ 14 січня 2022 р., https://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=12305.
У цьому інтерв’ю AZoM розмовляє з Мохамедом Рахаманом, почесним професором матеріалознавства та інженерії Університету науки і технологій Міссурі, про біокераміку та її потенційне використання в біомедичній інженерії.
AZoM поспілкувався з доктором Іоландою Дуарте та Джуліаною Моура про їхні дослідження, які враховують присутність екстремофільної флори на фотоелектричних панелях.
AZoM поспілкувався з професором Андреа Фраталокчі з KAUST про його дослідження, яке зосереджено на раніше невизнаних аспектах вугілля.
Неправильне застосування мастила може призвести до численних поломок підшипників. Оскільки 40% терміну служби підшипника недостатньо для забезпечення його технічної цінності, недостатнє та надлишкове змащування є ключовими областями, які слід контролювати. LUBExpert дозволяє використовувати правильний мастильний матеріал у потрібному місці на саме час.
Це стандартна рулонна мідна фольга JX Nippon Mining & Metals із ідеальною гнучкістю та стійкістю до вібрації.
XRDynamic (XRD) 500 Антона Паара — автоматизований багатоцільовий порошковий рентгенівський дифрактометр. Це ефективний і універсальний пристрій XRD.
Час публікації: 15 січня 2022 р
